CN110374951A - 变速阀、行走马达及工程机械 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变速马达技术领域，尤其涉及一种变速阀、行走马达及工程机械。该变速阀包括阀体和阀芯；阀体上开设有第一油口和第二油口；阀芯设置于阀腔内，且阀芯的一端与阀体之间形成控制油腔；阀芯内设置有调节油孔，调节油孔远离控制油腔的一端可移动插设活塞杆，活塞杆与调节油孔之间形成调节油腔；调节油腔和控制油腔使阀芯具有能够使第一油口和第二油口断开的第一状态，以及具有能够使第一油口和第二油口连通的第二状态。该行走马达包括上述变速阀。该工程机械包括上述行走马达。本发明提供的变速阀、行走马达及工程机械，缓解了现有技术中存在的变速阀的阀芯和阀体的加工难度较大导致生产成本提高的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及变速马达技术领域，尤其是涉及一种变速阀、行走马达及工程机械。
背景技术
行走马达由高速液压马达、制动器、行星减速器、阀组等组成，可直接与车轮或履带驱动轮相连接，且工作可靠、效率高。当行走马达处于高速行走状态时，若其负载阻力增大到特定值时，将行走马达切换到低速行走状态，以增大输出力矩。
其中，行走马达通过变速阀来切换高低速行走状态。现有技术中，变速阀一般通过调节作用于阀芯两端的压力差来控制阀芯的状态，且为了突出阀芯两端的压力差，阀芯两端的直径往往不同，因此提高了阀芯的加工难度，增加了变速阀的生产成本。
因此，本申请针对上述问题提供一种新的变速阀、行走马达及工程机械。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种变速阀，以缓解现有技术中存在的变速阀的阀芯和阀体的加工难度较大导致生产成本提高的技术问题。
本发明的第二目的在于提供一种行走马达，以进一步缓解现有技术中存在的变速阀的阀芯和阀体的加工难度较大导致生产成本提高的技术问题。
本发明的第三目的在于提供一种工程机械，以进一步缓解现有技术中存在的变速阀的阀芯和阀体的加工难度较大导致生产成本提高的技术问题。
基于上述第一目的，本发明提供一种变速阀，包括阀体和阀芯；
所述阀体上开设有用于连接马达进油口的第一油口和用于连接高低速切换油路的第二油口，且所述第一油口和所述第二油口均与所述阀体内的阀腔连通；
所述阀芯设置于所述阀腔内，且所述阀芯的一端与所述阀体之间形成用于连接控制油路的控制油腔；所述阀芯内设置有调节油孔，所述调节油孔远离所述控制油腔的一端可移动插设有活塞杆，且所述调节油孔位于所述活塞杆与所述阀芯之间的部分形成与所述第一油口连通的调节油腔；
所述调节油腔和所述控制油腔使所述阀芯具有能够使所述第一油口和所述第二油口断开的第一状态，以及具有能够使所述第一油口和所述第二油口连通的第二状态。
进一步地，所述阀芯为圆柱体，所述阀腔为圆柱孔。
进一步地，所述阀芯通过弹性件与所述阀体连接，且所述弹性件使所述阀芯始终具有抵接于所述阀体靠近所述控制油腔的一侧的趋势。
进一步地，所述控制油腔与所述第一油口通过单向阀连通，且所述单向阀能够使所述控制油腔内先导油流入所述第一油口。
进一步地，所述第一油口有两个，分别为沿所述阀芯的移动方向相间隔设置的连通油口和控制油口，且所述控制油口与所述调节油腔均与所述连通油口连通，所述连通油口用于连接马达进油口；
所述阀芯处于所述第一状态时，所述控制油口与所述第二油口断开；所述阀芯处于所述第二状态时，所述控制油口与所述第二油口连通。
进一步地，所述阀芯的外周面上设置有第一环槽和第二环槽，且所述第一环槽和所述第二环槽沿所述阀芯的轴向间隔设置；
所述阀芯处于所述第一状态时，所述控制油口与所述第一环槽相对，所述第二油口与所述第二环槽相对；
所述阀芯处于所述第二状态时，所述控制油口和所述第二油口均与所述第一环槽连通。
进一步地，所述阀芯的外周面上还设置有与所述第一环槽和所述第二环槽均相间隔的第三环槽，所述阀芯上开设有与所述调节油腔和所述第三环槽均连通的通孔；
所述阀芯处于所述第一状态以及所述第二状态时，所述连通油口与所述第三环槽连通。
进一步地，所述阀体包括本体和均连接于所述本体的前端盖和后端盖，所述阀腔设置于所述本体，所述前端盖和所述后端盖分别设置于所述阀腔的两端，所述控制油腔设置于所述前端盖，且所述控制油腔通过端盖孔连通所述阀腔；
所述阀芯处于所述第一状态时，所述阀芯抵接于所述前端盖，所述阀芯处于所述第二状态时，所述阀芯抵接于所述后端盖。
基于上述第二目的，本发明提供一种行走马达，包括所述的变速阀。
基于上述第三目的，本发明提供一种工程机械，包括所述的行走马达。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
当调节油腔和控制油腔使阀芯处于第一状态时，控制油路不向控制油腔内注入先导油，且通过马达进油口和第一油口向调节油腔内注入高压油，调节油腔内压力增大，高压油作用于活塞杆，能够推动活塞杆沿调节油孔向远离控制油腔的方向移动，使调节油腔逐渐增大，直到活塞杆抵接于阀体，高压油再以活塞杆为支撑点作用于阀芯，能够推动阀芯向远离活塞杆的方向移动，从而阀芯逐渐靠近控制油腔，直到阀芯抵接于阀体，此时阀芯处于第一状态，且第一油口和第二油口断开，也即马达进油口与高低速切换油路断开，行走马达处于低速行走状态。
当调节油腔和控制油腔使阀芯处于第二状态时，控制油路向控制油腔内注入先导油，先导油的油压作用于阀芯，随着先导油的油压的逐渐增大，直到阀芯所承受的先导油的压力大于调节油腔内高压油的压力，因此阀芯相对活塞杆向远离控制油腔的方向移动，直到阀芯抵接于阀体，此时阀芯处于第二状态，且第一油口和第二油口连通，也即马达进油口与高低速切换油路连通，行走马达处于高速行走状态。
另外，行走马达处于高速行走状态时，当行走马达的负载增大，通过马达进油口和第一油口向调节油腔内注入高压油的压力逐渐增大，高压油以活塞杆为支撑点作用于阀芯，当高压油的压力大于先导油的油压时，能够推动阀芯向远离活塞杆的方向移动，从而阀芯逐渐靠近控制油腔，直到阀芯抵接于阀体，此时阀芯处于第一状态，行走马达自动恢复低速行走状态，以提供较大的输出力矩。
综上，本实施例通过控制油腔和调节油腔来控制阀芯的压力差，由于调节油腔设置于阀芯内部，而不是设置于阀芯的端部，因此调节油腔内油压不会作用于阀芯的端部，不需加工使阀芯的两个端部直径不同，因此，大大降低了阀芯的加工难度，降低了变速阀的生产成本，再者，当行走马达的负载增大时该变速阀能够自动切换为低速状态，以保证行走马达较大负载下能够正常行走。
本发明提供的行走马达，进一步缓解了现有技术中存在的变速阀的阀芯和阀体的加工难度较大导致生产成本提高的技术问题。
本发明提供的工程机械，进一步缓解了现有技术中存在的变速阀的阀芯和阀体的加工难度较大导致生产成本提高的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的变速阀在阀芯处于第一状态时的工作原理图；
图2为本发明实施例提供的变速阀在阀芯处于第二状态时的工作原理图；
图3为本发明实施例提供的变速阀在阀芯处于第一状态时的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的变速阀在阀芯处于第二状态时的结构示意图。
图标：1-阀体；11-第一油口；111-连通油口；112-控制油口；12-第二油口；13-阀腔；14-控制油腔；15-端盖孔；
2-阀芯；21-调节油腔；22-通孔；31-第一环槽；32-第二环槽；33-第三环槽；
4-活塞杆；5-弹性件；6-单向阀；71-本体；72-前端盖；73-后端盖。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
参见图3和图4所示，本实施例提供一种变速阀，该变速阀包括阀体1和阀芯2；阀体1上开设有用于连接马达进油口的第一油口11和用于连接高低速切换油路的第二油口12，且第一油口11和第二油口12均与阀体1内的阀腔13连通；阀芯2设置于阀腔13内，且阀芯2的一端与阀体1之间形成用于连接控制油路的控制油腔14；阀芯2内设置有调节油孔，调节油孔远离控制油腔14的一端可移动插设有活塞杆4，调节油孔位于活塞杆4与阀芯2之间的部分形成与第一油口11连通的调节油腔21。调节油腔21和控制油腔14使阀芯2具有能够使第一油口11和第二油口12断开的第一状态，以及具有能够使第一油口11和第二油口12连通的第二状态。
参见图3所示，当调节油腔21和控制油腔14使阀芯2处于第一状态时，控制油路不向控制油腔14内注入先导油，且通过马达进油口和第一油口11向调节油腔21内注入高压油，调节油腔21内压力增大，高压油作用于活塞杆4，能够推动活塞杆4沿调节油孔向远离控制油腔14的方向移动，使调节油腔21逐渐增大，直到活塞杆4抵接于阀体1，高压油再以活塞杆4为支撑点作用于阀芯2，能够推动阀芯2向远离活塞杆4的方向移动，从而阀芯2逐渐靠近控制油腔14，直到阀芯2抵接于阀体1，此时阀芯2处于第一状态，且第一油口11和第二油口12断开，也即马达进油口与高低速切换油路断开，行走马达处于低速行走状态。
参见图4所示，当调节油腔21和控制油腔14使阀芯2处于第二状态时，控制油路向控制油腔14内注入先导油，先导油的油压作用于阀芯2，随着先导油的油压的逐渐增大，直到阀芯2所承受的先导油的压力大于调节油腔21内高压油的压力，因此阀芯2相对活塞杆4向远离控制油腔14的方向移动，直到阀芯2抵接于阀体1，此时阀芯2处于第二状态，且第一油口11和第二油口12连通，也即马达进油口与高低速切换油路连通，行走马达处于高速行走状态。
另外，行走马达处于高速行走状态时，当行走马达的负载增大，通过马达进油口和第一油口11向调节油腔21内注入高压油的压力逐渐增大，高压油以活塞杆4为支撑点作用于阀芯2，当高压油的压力大于先导油的油压时，能够推动阀芯2向远离活塞杆4的方向移动，从而阀芯2逐渐靠近控制油腔14，直到阀芯2抵接于阀体1，此时阀芯2处于第一状态，行走马达自动恢复低速行走状态，以提供较大的输出力矩。
请继续参见图1和图2所示，该调速阀为二位三通阀，当阀芯2处于第一状态时，该二位三通阀处于左位工作位置；当阀芯2处于第二状态时，该二位三通阀处于右位工作位置。
综上，本实施例通过控制油腔14和调节油腔21来控制阀芯2的压力差，由于调节油腔21设置于阀芯2内部，而不是设置于阀芯2的端部，因此调节油腔21内油压不会作用于阀芯2的端部，不需加工使阀芯2的两个端部直径不同，优选地，参见图3和图4所示，阀芯2为圆柱体，阀腔13为圆柱孔，因此，大大降低了阀芯2和阀体1的加工难度，降低了变速阀的生产成本，另外也降低了阀芯2在阀腔13内卡滞的风险，再者，当行走马达的负载增大时该变速阀能够自动切换低速状态，以保证行走马达较大负载下能够正常行走。
优选地，参见图3和图4所示，调节油孔的底壁具有向远离活塞杆4的方向延伸的尖角。这样的设置，调节油腔21内的高压油的压力能够集中于尖角处，通过减小高压油的作用面积以提高高压油的作用效果，以便于高压油驱动阀芯2向靠近控制油腔14的方向移动。
优选地，参见图3和图4所示，阀芯2通过弹性件5与阀体1连接，且弹性件5使阀芯2始终具有抵接于阀体1靠近控制油腔14的一侧的趋势。
行走马达处于低速行走状态时，高压油对阀芯2的压力和弹性件5对阀芯2的弹性预紧力的共同作用下，使阀芯2紧紧地抵接于阀体1。其中，弹性件5的设置，增强了阀芯2抵接于阀体1的可靠性，使得行走马达低速行走的状态得到有效的保持，提高了行走马达低速行走的稳定性。
另外，当行走马达处于高速行走状态时，若需要调节行走马达低速行走，使控制油路不向控制油腔14内注入先导油，此时使阀芯2向远离控制油腔14方向移动的压力消失，高压油对阀芯2的压力和弹性件5对阀芯2的弹性预紧力的共同作用下，使阀芯2向靠近控制油腔14方向移动，直到阀芯2抵接于阀体1靠近控制油腔14的一侧，此时阀芯2处于第一状态，第一油口11和第二油口12断开使行走马达处于低速行走状态。
优选地，本实施例中，阀芯2远离控制油腔14的一端通过弹性件5与阀体1连接。
优选地，参见图1和图2所示，控制油腔14与第一油口11通过单向阀6连通，且单向阀6能够使控制油腔14内先导油流入第一油口11。
这样的设置，当通过马达进油口向第一油口11注入高压油的压力较小不足以维持行走马达正常行走时，控制油腔14内先导油能够通过单向阀6流入第一油口11，以补充调节油腔21内的高压油或者补充由第一油口11向第二油口12的输油量，提高了向第一油口11注入高压油的压力，保证行走马达正常行走。
另外，当行走马达处于高速行走状态且需要自动切换低速行走状态时，通过马达进油口和第一油口11向调节油腔21内注入高压油的压力逐渐增大，单向阀6的设置，当高压油的压力大于先导油的油压时，能够防止第一油口11的高压油流入控制油腔14，从而高压油只能进入调节油腔21使阀芯2处于第一状态。
优选地，参见图3和图4所示，第一油口11有两个，分别为沿阀芯2的移动方向相间隔设置的连通油口111和控制油口112，且控制油口112与调节油腔21均与连通油口111连通，连通油口111用于连接马达进油口；阀芯2处于第一状态时，控制油口112与第二油口12断开；阀芯2处于第二状态时，控制油口112与第二油口12连通。
通过将第一油口11设置为两个，用于为调节油腔21提供高压油的连通油口111，以及用于控制与第二油口12通断的控制油口112，使两个第一油口11分工明确，各司其职，从而使每个第一油口11的功能单一，提高了变速阀使用的稳定性且便于对变速阀进行维修和维护。
优选地，参见图3和图4所示，阀芯2的外周面上设置有第一环槽31和第二环槽32，且第一环槽31和第二环槽32沿阀芯2的轴向间隔设置；阀芯2处于第一状态时，控制油口112与第一环槽31相对，第二油口12与第二环槽32相对；阀芯2处于第二状态时，控制油口112和第二油口12均与第一环槽31连通。
由于第一环槽31和第二环槽32间隔设置，因此，当控制油口112与第一环槽31相对，第二油口12与第二环槽32相对时，控制油口112和第二油口12之间相间隔，因此控制油口112和第二油口12处于断开状态，由于与控制油口112连通的连通油口111也与第二油口12断开，因此连通油口111不能为第二油口12提供高压油，行走马达处于第一状态；当控制油口112和第二油口12均与第一环槽31连通，实现了控制油口112和第二油口12的连通，因此与控制油口112连通的连通油口111能够为第二油口12提供高压油，行走马达处于第二状态。
综上，该变速阀实现了控制油口112和第二油口12的通断，以便于控制行走马达的高低速行走状态的切换。
优选地，参见图3和图4所示，阀芯2的外周面上还设置有与第一环槽31和第二环槽32均相间隔的第三环槽33，阀芯2上开设有与调节油腔21和第三环槽33均连通的通孔22；阀芯2处于第一状态以及第二状态时，连通油口111与第三环槽33连通。
这样的设置，当阀芯2处于第一状态以及第二状态时，连通油口111与第三环槽33连通，因此，连通油口111与通孔22连通，并最终实现了连通油口111与调节油腔21连通。
优选地，参见图3和图4所示，阀体1包括本体71和均连接于本体71的前端盖72和后端盖73，阀腔13设置于本体71，前端盖72和后端盖73分别设置于阀腔13的两端，控制油腔14设置于前端盖72，且控制油腔14通过端盖孔15连通阀腔13；阀芯2处于第一状态时，阀芯2抵接于前端盖72，阀芯2处于第二状态时，阀芯2抵接于后端盖73。
优选地，弹性件5连接于后端盖73。
这样的设置，通过将阀体1分割为多个相连接的零件，进一步降低了阀体1的加工难度。
实施例二
实施例二提供了一种行走马达，所述行走马达包括实施例一所述的变速阀，实施例一所公开的变速阀的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的变速阀的技术特征不再重复描述。下面结合附图对所述行走马达的实施方式进行进一步的详细说明。
为节约篇幅，该实施例的改进特征同样体现在图1-图4中，因此，结合图1-图4对该实施例的方案进行说明。
参见图1-图4所示，本实施例提供的行走马达，包括上述变速阀，进一步缓解了现有技术中存在的变速阀的阀芯2和阀体1的加工难度较大导致生产成本提高的技术问题。
本实施例所述的行走马达具有实施例一所述变速阀的优点，该优点已在实施例一中详细说明，在此不再重复。
实施例三
实施例三提供了一种工程机械，所述工程机械包括实施例二所述的行走马达，实施例二所公开的行走马达的技术特征也适用于该实施例，实施例二已公开的行走马达的技术特征不再重复描述。
本实施例提供的工程机械，包括上述行走马达，进一步缓解了现有技术中存在的变速阀的阀芯2和阀体1的加工难度较大导致生产成本提高的技术问题。
可选地，该工程机械为履带式挖掘机，其中，履带式挖掘机的行走系统包括上述行走马达；或者，该工程机械为铣刨机，铣刨机的行走系统包括上述行走马达；或者，该工程机械为装岩机，装岩机的行走系统包括上述行走马达。
本实施例所述的工程机械具有实施例二所述行走马达的优点，该优点已在实施例二中详细说明，在此不再重复。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种变速阀，其特征在于，包括阀体(1)和阀芯(2)；
所述阀体(1)上开设有用于连接马达进油口的第一油口(11)和用于连接高低速切换油路的第二油口(12)，且所述第一油口(11)和所述第二油口(12)均与所述阀体(1)内的阀腔(13)连通；
所述阀芯(2)设置于所述阀腔(13)内，且所述阀芯(2)的一端与所述阀体(1)之间形成用于连接控制油路的控制油腔(14)；所述阀芯(2)内设置有调节油孔，所述调节油孔远离所述控制油腔(14)的一端可移动插设有活塞杆(4)，且所述调节油孔位于所述活塞杆(4)与所述阀芯(2)之间的部分形成与所述第一油口(11)连通的调节油腔(21)；
所述调节油腔(21)和所述控制油腔(14)使所述阀芯(2)具有能够使所述第一油口(11)和所述第二油口(12)断开的第一状态，以及具有能够使所述第一油口(11)和所述第二油口(12)连通的第二状态。
2.根据权利要求1所述的变速阀，其特征在于，所述阀芯(2)为圆柱体，所述阀腔(13)为圆柱孔。
3.根据权利要求1所述的变速阀，其特征在于，所述阀芯(2)通过弹性件(5)与所述阀体(1)连接，且所述弹性件(5)使所述阀芯(2)始终具有抵接于所述阀体(1)靠近所述控制油腔(14)的一侧的趋势。
4.根据权利要求1所述的变速阀，其特征在于，所述控制油腔(14)与所述第一油口(11)通过单向阀(6)连通，且所述单向阀(6)能够使所述控制油腔(14)内先导油流入所述第一油口(11)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的变速阀，其特征在于，所述第一油口(11)有两个，分别为沿所述阀芯(2)的移动方向相间隔设置的连通油口(111)和控制油口(112)，且所述控制油口(112)与所述调节油腔(21)均与所述连通油口(111)连通，所述连通油口(111)用于连接马达进油口；
所述阀芯(2)处于所述第一状态时，所述控制油口(112)与所述第二油口(12)断开；所述阀芯(2)处于所述第二状态时，所述控制油口(112)与所述第二油口(12)连通。
6.根据权利要求5所述的变速阀，其特征在于，所述阀芯(2)的外周面上设置有第一环槽(31)和第二环槽(32)，且所述第一环槽(31)和所述第二环槽(32)沿所述阀芯(2)的轴向间隔设置；
所述阀芯(2)处于所述第一状态时，所述控制油口(112)与所述第一环槽(31)相对，所述第二油口(12)与所述第二环槽(32)相对；
所述阀芯(2)处于所述第二状态时，所述控制油口(112)和所述第二油口(12)均与所述第一环槽(31)连通。
7.根据权利要求6所述的变速阀，其特征在于，所述阀芯(2)的外周面上还设置有与所述第一环槽(31)和所述第二环槽(32)均相间隔的第三环槽(33)，所述阀芯(2)上开设有与所述调节油腔(21)和所述第三环槽(33)均连通的通孔(22)；
所述阀芯(2)处于所述第一状态以及所述第二状态时，所述连通油口(111)与所述第三环槽(33)连通。
8.根据权利要求1-4任一项所述的变速阀，其特征在于，所述阀体(1)包括本体(71)和均连接于所述本体(71)的前端盖(72)和后端盖(73)，所述阀腔(13)设置于所述本体(71)，所述前端盖(72)和所述后端盖(73)分别设置于所述阀腔(13)的两端，所述控制油腔(14)设置于所述前端盖(72)，且所述控制油腔(14)通过端盖孔(15)连通所述阀腔(13)；
所述阀芯(2)处于所述第一状态时，所述阀芯(2)抵接于所述前端盖(72)，所述阀芯(2)处于所述第二状态时，所述阀芯(2)抵接于所述后端盖(73)。
9.一种行走马达，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的变速阀。
10.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求9所述的行走马达。
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